능동조향대차 곡선구간 주행시의 철도차량 차륜의 동적 특성 해석

초록

기존의 철도차량에서는 강한 강성에 의해 지지되는 윤축(wheelset)의 조향성능 부족에 의하여 곡선구간에서 심한 마모 및 소음이 발생하고 있다. 이는 철도차량의 주행안정성을 확보하기 위하여 강한 일차현가계에 의해 윤축이 지지되고 있기 때문에 발생하는 문제라고 할 수 있다. 주행안정성과 조향성능은 서로 상충되기 때문에 조향성능보다 주행안정성을 강화하는 방향으로 철도차량의 설계가 진행되고 있으며 따라서 대부분의 철도차량의 조향성능은 낮을 수밖에 없다. 이러한 상충되는 철도차량의 중요한 두 성능을 동시에 만족시키고자 최근에는 능동조향대차에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 최근 유럽에서는 가시적인 성과를 나타내고 있다. 특히 곡선구간에서는 내측차륜이 매우 지배적인 소음을 발생시키는데, 이는 조향성능 부족에 의해 내측 차륜의 불안정 진동현상 때문으로 알려져 있다. 본 논문에서는 곡선구간을 철도차량이 주행할 때 내측차륜에서 발생하는 불안전 진동현상과 이로인한 스퀼소음의 발생원리를 규명하고, 능동조향대차를 적용하였을 때 내측차륜의 불안정 진동현상의 억제효과를 분석하고자 한다.